水泥工業(yè)純低溫余熱發(fā)電技術(shù)及其效益分析

　　隨著我國經(jīng)濟的高速發(fā)展，能源緊缺的矛盾日趨突出，多個地區(qū)鬧煤荒、電荒。但我國在能源使用上又客觀存在著一些不合理的現(xiàn)象，導(dǎo)致能源大量浪費。其中最突出的浪費是對能源沒有“量才而用”，普遍地把煤炭、石油、天然氣等高品級能源“降級使用”，只為取得100℃左右溫度較低的熱介質(zhì)，用于采暖、空調(diào)、生活用熱等。

　　0概述

　　隨著我國經(jīng)濟的高速發(fā)展，能源緊缺的矛盾日趨突出，多個地區(qū)鬧煤荒、電荒。但我國在能源使用上又客觀存在著一些不合理的現(xiàn)象，導(dǎo)致能源大量浪費。其中最突出的浪費是對能源沒有“量才而用”，普遍地把煤炭、石油、天然氣等高品級能源“降級使用”，只為取得100℃左右溫度較低的熱介質(zhì)，用于采暖、空調(diào)、生活用熱等。同時，又有大量工業(yè)低溫余熱、廢氣丟棄不用。煤炭、石油、天然氣等高品級能源均是獲取電能、熱能的源泉，但是它們在轉(zhuǎn)換成電能、熱能的過程中，效率不高，且轉(zhuǎn)換過程中所產(chǎn)生的廢氣余熱、粉塵、有害氣體對環(huán)境污染很大。這樣的能源使用結(jié)果不僅造成了驚人的能源浪費，而且還污染了環(huán)境，給人們的生命健康帶來了危害。

　　純低溫余熱發(fā)電技術(shù)是利用中低溫的廢氣產(chǎn)生低品位蒸汽，來推動低參數(shù)的汽輪機組做功發(fā)電。它是當前節(jié)能和環(huán)保要求下的必然趨勢和產(chǎn)物。其與火電發(fā)電相比，不需要消耗一次能源，不產(chǎn)生額外的廢氣、廢渣、粉塵和其他有害氣體，是控制大氣污染，保護臭氧層，減少能源消耗的有效手段和途徑，也是企業(yè)提高能源利用效率，降低成本，提高產(chǎn)品市場競爭力，減少CO2氣體排放和保護環(huán)境的重要措施之一，是切實貫徹我國實施可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略。因此，如何運用新技術(shù)和新設(shè)備提高能源利用效率成為了各行各業(yè)關(guān)注的焦點。

　　1水泥工業(yè)能源使用現(xiàn)狀

　　水泥工業(yè)作為能源消耗大戶，對能源緊缺有切膚之痛。2003年下半年以來，國內(nèi)煤電油運全面緊張，煤荒電荒矛盾加劇，劣質(zhì)煤充斥煤炭市場。水泥企業(yè)對煤炭的質(zhì)量有嚴格的要求，但是現(xiàn)在買到的煤炭質(zhì)量太差，某些省份的煤炭的平均發(fā)熱量還不及正常值的一半，技術(shù)指標也達不到要求，許多水泥企業(yè)不得不調(diào)整水泥生產(chǎn)物料配方，以保證水泥質(zhì)量。劣質(zhì)煤也導(dǎo)致了火力發(fā)電廠發(fā)電量不足，間接影響了水泥企業(yè)的生產(chǎn)。

　　雖然近年來我國水泥工業(yè)技術(shù)取得了長足進步，系統(tǒng)能耗有所降低，噸熟料電耗已降至55～60kWh。但我們應(yīng)看見，水泥工業(yè)在進一步節(jié)省能源的方面還可大有作為。

　　2004年我國水泥總產(chǎn)量約9．4億t，能源總耗量為1．5億多噸標煤。水泥工業(yè)是能源消耗大的產(chǎn)業(yè)，水泥生產(chǎn)的能源主要依靠煤炭、電力，而且要產(chǎn)生大量的廢氣，粉塵排放量占我國工業(yè)行業(yè)粉塵排放總量的40％，CO2的排放量占我國CO2排放總量的20％。尤其是我國現(xiàn)已加入《京都協(xié)議》后，水泥工業(yè)所面臨的能源和環(huán)保的壓力都非常巨大。目前新型干法水泥生產(chǎn)線已使單位水泥熟料的熱耗大幅下降，但其窯頭熟料冷卻機和窯尾預(yù)熱器仍排放了大量350℃以下的廢氣，其熱量約占水泥熟料燒成系統(tǒng)總熱耗量的30％。充分利用燒成系統(tǒng)所產(chǎn)生的廢氣余熱等低品級能源，成為當今我國水泥工業(yè)的重要研究課題和推廣項目。

　　隨著純低溫余熱發(fā)電技術(shù)的日益成熟及其技術(shù)經(jīng)濟的可行性，它已越來越受到人們的高度重視。從國務(wù)院制定并出臺的一系列開展資源綜合利用的政策和新型干法水泥生產(chǎn)線純低溫余熱發(fā)電項目被列為落實節(jié)能規(guī)劃的首批專項國債項目中，可以看到水泥工業(yè)純低溫余熱發(fā)電前景廣闊。

　　2水泥工業(yè)純低溫余熱發(fā)電技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀

　　純低溫余熱發(fā)電及余熱利用在我國的冶金、化工、食品等行業(yè)早已得到推廣使用。由于水泥工業(yè)廢氣溫度相對較低且含有大量粉塵，因此在實際運用中存在一定的難點。在水泥窯余熱發(fā)電領(lǐng)域，日本水泥工業(yè)是應(yīng)用得最廣泛、最成功的。到目前為止，日本有80%以上的水泥廠配置了純低溫余熱發(fā)電系統(tǒng)，平均熟料發(fā)電量約40kWh／t。

　　1998年初，通過引進日本川崎重工的技術(shù)，我國水泥工業(yè)第一條純低溫余熱發(fā)電系統(tǒng)在海螺集團寧國水泥廠4000t／d生產(chǎn)線建成，一次性并網(wǎng)發(fā)電成功。該系統(tǒng)采用四級預(yù)熱預(yù)分解系統(tǒng)、進口余熱鍋爐，進口混壓進汽式汽輪機，裝機容量6480kW，設(shè)計噸熟料發(fā)電量33．8kWh，自投入正常生產(chǎn)運行以來，實際平均熟料發(fā)電量約38．6kWh／t。發(fā)電系統(tǒng)的運轉(zhuǎn)率相對于燒成系統(tǒng)在90％以上。廣西柳州水泥廠3200t／d的四級預(yù)熱器預(yù)分解窯純低溫余熱發(fā)電工程于2004年7月建成投產(chǎn)，也是一次性并網(wǎng)發(fā)電成功。系統(tǒng)采用進口鍋爐，國產(chǎn)凝汽式汽輪機，余熱電站裝機容量6000kW。投產(chǎn)以來發(fā)電量就基本穩(wěn)定在5500kW以上，實際平均熟料發(fā)電量約37．95kWh／t。

　　在消化、吸收引進的日本純低溫余熱發(fā)電技術(shù)基礎(chǔ)之上，我國水泥工業(yè)開始了國產(chǎn)化的道路。1999年，國產(chǎn)化第一條純低溫余熱發(fā)電系統(tǒng)在江西萬年2000t／d生產(chǎn)線得以建成投產(chǎn)，配套機組為3000kW，實際發(fā)電約2200kW，單位熟料發(fā)電量約23．76kWh／t。2003年，上海金山1350t/d生產(chǎn)線國產(chǎn)化純低溫余熱發(fā)電系統(tǒng)建成投產(chǎn)，配套機組為2500kW(指汽輪機)，實際發(fā)電約1800kW,單位熟料發(fā)電量約28.8kWh／t。國產(chǎn)化純低溫余熱發(fā)電技術(shù)已基本具備全面推廣的條件。